Сравнительный анализ существующих систем посадки самолетов и их методы построения

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

ОТЧЕТ ПО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ СЕМИНАРУ

Сравнительный анализ существующих систем посадки самолетов и их методы построения

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР.2418М

Айданалиев Д.К.

РУКОВОДИТЕЛЬ

Д.т.н. профессор

Крячко А.Ф.

Санкт-Петербург 2016



Оглавление

Введение

1. Метод положенный в основу системы посадки

1.1 Недостатки

1.2 Методы решения

1.3 Формула изобретения

2. Метод положенный основу системы посадки

2.1 Недостатки

2.2 Методы решения

2.3 Формула изобретения

Список литературы



Введение

Полеты современных летательных аппаратов обеспечиваются радиотехническими и космическими средствами. Однако их безопасности связана именно со светосигнальным оборудованием, что и предопределяет его интенсивное развитие и совершенствование за счёт использования современных электронных приборов. В последние годы используются лазерные и телевизионные системы, позволяющие видеть пилоту взлетно-посадочную полосу (ВПП) в условиях ограниченной видимости, а также устройства, выводящие информацию с приборов на лобовое стекло кабины, на котором отображается, несмотря на плохую видимость, светосигнальная картина аэродрома, и т. д. Голографический индикатор посадки создает перед летчиком в кабине трехмерное изображение аэродрома с ВПП в соответствии с фактическим положением летательного аппарата относительно ВПП в данный момент времени.

Для нормальной работы пилотов необходимо, чтобы светосигнальные устройства создавали достаточно информативные и благоприятные внешние условия (без дискомфорта, с достаточным уровнем освещенности), нужную цветность и прерывность светового сигнала. Светосигнальные системы аэродромов должны обеспечивать регулярность и безопасность полетов в условиях плохой видимости. Технические сложности решения такой задачи, а также постоянное обновление моделей воздушных судов (ВС) требуют непрерывного совершенствования светосигнальных средств. Современные радиоэлектронные средства посадки могут обеспечить автоматическую посадку ВС. Однако процесс посадки значительно удешевляется и облегчается, если на последних этапах посадки пилот вступает в зрительный контакт со светотехническими средствами. Светотехнические средства используются при окончании снижения, выравнивании, приземлении, пробеге и рулении. Совершенствование наземных и бортовых авиационных комплексов обеспечения полетов воздушных судов сопровождается повышением требований к их точности и эксплуатационным характеристикам.

Обеспечить соответствие авиационных систем посадки высоким требованиям возможно лишь при применении их в составе современных электронных приборов и устройств, использующих новую элементную базу и новые научные методы построения.



1. Метод положенный в основу системы посадки

Изобретение относится к навигационным системам аэродромов и предназначено для обеспечения пространственной ориентации. Система посадки летательных аппаратов содержит дальнюю и ближнюю приводные радиостанции, глиссадные и курсовой лазерные излучатели, N-пар оптических излучателей, распределенных между курсовым лазерным излучателем и ближней приводной радиостанцией. стемам аэродромов и предназначено для обеспечения пространственной ориентации.

Излучатели каждой пары расположены симметрично оси взлетно-посадочной полосы, а их оптические лучи находятся в плоскости, перпендикулярной к курсовому лазерному лучу, и пересекаются в точке на его оси. Оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью пространственного сканирования, амплитудной модуляции мощности излучения и изменения спектрального состава (цвета). Пространственные и оптические параметры излучателей управляются по заранее заданному алгоритму с помощью функционально связанного контроллера и блока управления. Достигается повышение надежности, увеличение дальности визуальной ориентации пилота по глиссаде, повышение информативности, эффективности, безопасности при посадке в сложных метеоусловиях

Изобретение относится к авиационным системам и может быть использовано в навигационном оборудовании аэродромов с целью обеспечения пространственной ориентации пилота при заходе на посадку в условиях ограниченной метеовидимости.

Известно техническое решение [1] (авторское свидетельство СССР №516247, МКИ В64F 1/18, 1976 г.), содержащее дальнюю и ближнюю приводные радиостанции, а также установленные в начале ВПП три лазерных излучателя, два из которых расположены по краям, а третий - на продольной оси ВПП.



1.1 Недостатки

Недостатком существующего технического решения [1] является малая дальность обнаружения лазерных лучей из-за высокого рассеяния и поглощения оптического излучения в атмосфере в сложных метеоусловиях [2] (Калошин Г.А., Фадеев В.Я.

"Возможности ориентирования по прямому проблесковому и рассеянному излучению в видимой области спектра" //Юбилейный сборник научных трудов, посвященных 25-летию РФФ ТГУ. - Томск, 1978. - С.190-194. - Деп. в ВИНИТИ. - 1981, №607-81). При метеорологической дальности видимости (МДВ) 50-100 метров (туман, дождь и т.п.) видимость лучей глиссады не превышает 300 метров, в то время как дальность их обнаружения должна быть не менее 1.0-1.3 км от начала ВПП.

Данная система является недостаточно информативной и эффективной при эксплуатации в сложных метеоусловиях, что приводит к снижению безопасности при выполнении посадки.

Известно техническое решение для обеспечения посадки летательных аппаратов (прототип) [3] (Авторское свидетельство SU 1828036, В64F 1/18, 20.07.96, Бюл. №20), которое содержит дальнюю и ближнюю приводные системы в виде штатных радионавигационных средств, оптическое средство, состоящее из трех лазерных излучателей, установленных в начале ВПП, два из которых расположены по краям, а один - на продольной оси ВПП. Система посадки, кроме того, имеет четыре блока лазерных излучателей, которые установлены на боковых границах ВПП симметрично ее продольной оси, по два блока на каждой, и систему управления блоками, представляющую на практике функционально связанный контроллер и блок управления с возможностью контроля и управления пространственными параметрами лучей. Все блоки лазерных излучателей содержат по "n" излучателей, оси которых ориентированы под углом друг к другу в вертикальной плоскости, а все лазерные излучатели имеют возможность поворота вокруг вертикальной и горизонтальной осей.

В процессе наведения самолета на аэродром с помощью штатной радионавигационной системы, когда самолет пересекает определенные лучи блоков лазерных излучателей, отраженный от ЛА оптический сигнал принимается системой управления оптическими лучами блоков и поворачивает их таким образом, чтобы ЛА следовал за лучами и приближался к лазерным лучам, по которым выполняется выход на визуальную ориентацию пилота по глиссаде.

1.2 Методы решения

Целью изобретения является повышение надежности, увеличение дальности визуальной ориентации пилота по глиссаде, повышение информативности и эффективности при эксплуатации и, как следствие, повышение безопасности при выполнении посадки в сложных метеоусловиях. Поставленная цель достигается тем, что система посадки летательных аппаратов, содержащая дальнюю и ближнюю приводные радиостанции, три лазерных излучателя, два из которых расположены по краям (глиссадные лазерные излучатели), а третий (курсовой) - на продольной оси ВПП, а также функционально связанный контроллер и блок управления с возможностью контроля и управления оптическими и пространственными параметрами лучей, снабжена N-парами оптических излучателей с возможностью фокусировки, распределенных между курсовым лазерным излучателем и ближней приводной радиостанцией.

Оптические излучатели в каждой паре расположены симметрично слева и справа от продолжения оси ВПП, а их лучи находятся в плоскости, перпендикулярной к курсовому лазерному лучу, и пересекаются в точке, лежащей на его оси. Кроме того, оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью пространственного сканирования.

Кроме того, оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью амплитудной модуляции мощности излучения. Кроме того, оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета) излучения. Сущность изобретения заключается в том, что вдоль траектории снижения ЛА в сложных метеорологических условиях создаются световые ориентиры в виде нескольких пар пересекающихся световых лучей, точки пересечения которых находятся на оси курсового луча и имеют повышенную яркость за счет сложения энергии пары пересекающихся лучей и их фокусировки в точке пересечения. В отличие от известных светотехнических и лазерных систем расположение пар излучателей и их конструктивное исполнение позволяют пилоту ЛА во время выполнения посадки при минимально допустимой видимости получать информацию о траектории снижения ЛА. Более того, данная система не мешает пилоту концентрировать свое зрение на определении зоны приземления, так как ни один из излучателей не направлен в глаза пилота и не будет направлен даже при существенных отклонениях ЛА от траектории посадки.

Кроме того, при выполнении оптических излучателей в каждой паре с возможностью пространственного сканирования, и(или) с возможностью амплитудной модуляции мощности излучения, и(или) с возможностьюизменения спектрального состава (цвета) при управлении оптическими и пространственными параметрами оптических лучей в каждой из N-пар излучателей по заранее заданному алгоритму с помощью функционально связанного контроллера и блока управления позволяет пилоту ЛА получать дополнительную информацию о параметрах и траектории снижения ЛА.

На рисунке 1 приведена схема взаимного расположения оптических излучателей относительно ВПП и ближнего привода и примерная геометрия оптических лучей в системе посадки летательных аппаратов, а на рисунке 2 - зоны "А", "Б" и "В" - картина оптических лучей в условиях ограниченной метеовидимости, зрительно воспринимаемая пилотом ЛА на отрезках траектории между ближним приводом и ВПП в процессе снижения по глиссаде.

Рисунок 1 - 1 - взлетно-посадочная полоса (ВПП); 2 - глиссадные лазерные излучатели; 3 - курсовой лазерный излучатель; 4 - лучи глиссадных излучателей (зрительно воспринимаемые пилотом ЛА); - луч курсового излучателя; 6 - ближний привод; ТП-1, … ТП-i…ТП-N - точки пересечения оптических лучей N-пар излучателей с осью курсового лазерного луча; И1, И2, … Иi…ИN ? 1, ИN - оптические излучатели из N-пар; Л1…Лi…ЛN - лучи оптических излучателей N-пар. Дальний привод на рисунке .1 и рисунке.2 не показан.



Картина световых лучей, визуально воспринимаемая пилотом ЛА при приближении к ближнему приводу, существенно зависит от метеорологической дальности видимости. Рассмотрим различные условия видимости.

В случае благоприятных метеоусловий видна ВПП, глиссадные лазерные лучи 4 и курсовой лазерный луч 5, а лучиЛ1…Лi…ЛN оптических излучателей И1, И2…Иi…ИN почти не видны из-за ортогонального расположения лучей к траектории полета и слабого рассеивания оптического излучения. В связи с этим система оптических излучателей И1, И2…Иi…ИN при благоприятных метеоусловиях может быть выключена с целью экономии энергоресурсов.

При сложных метеоусловиях глиссадные лазерные лучи 4 и курсовой лазерный луч 5 при заходе на посадку не видны в районе ближнего привода 6, а пилотЛА визуально воспринимает последовательно картину рассеянного излучения ближайших оптических излучателей из ряда И1, И2…Иi…ИN в виде линейных ориентиров (зоны "А", "Б" на фиг.2), пересекающихся в точках ТП-i…TП-N на оси курсового лазерного излучателя 3 с повышенной яркостью точек пересечения лучей.

Данные ориентиры в сложных метеоусловиях являются единственной визуальной информацией, которую получает пилот ЛА при приближении к ближней приводной радиостанции, что позволяет пилоту перейти от управления ЛА по приборам к управлению по визуальным ориентирам, поддерживая неизменной их пространственную конфигурацию. При приближении ЛА к ВПП на расстояние 2-х…3-х МДВ визуально воспринимаемая оптическая картина соответствует зоне "В" фиг.2, и пилот переходит к управлению ЛА по глиссадным 4 и курсовому 5 лучам лазерных излучателей 2 и 3. То есть система посадки ЛА в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет пилоту вначале выполнять посадку по визуальным ориентирам рассеянного излучения ближайших оптических источников (зоны А, Б на фиг.2) из ряда И1, И2…Иi…ИN на расстояниях от ВПП, превышающих дальность действия при сложных метеоусловиях известной лазерной системы посадки, а на завершающем этапе органично перейти к выполнению посадки по линейным ориентирам, образованным лазерными лучами 4 и 5 (зона В на фиг.2).

Для удобства перехода к выполнению посадки по глиссадным и курсовому лучам, особенно при меняющихся погодных условиях, спектр оптических излучателей И1, И2…Иi…ИN выбирают отличным от спектра излучения лазерных излучателей 2 и 3.

В качестве N-пар излучателей в зависимости от категорийности ВПП, климатических особенностей местности, стационарности или мобильности системыв предлагаемой системе могут быть использованы:

а) лампы накаливания, снабженные светофильтрами и устройством для фокусировки излучения в точку пересечения их осей;

б) галогенные лампы, снабженные светофильтрами и устройством для фокусировки излучения в точку пересечения их осей;

в) полупроводниковые светоизлучающие диоды, снабженные устройством для фокусировки излучения в точку пересечения их осей;

г) высококоллимированные лазерные излучатели или излучатели, снабженные устройством для фокусировки излучения в точку пересечения их осей;

д) источники "белого" излучения с системой светофильтров, снабженные устройством для фокусировки излучения в точку пересечения их осей;

е) различные комбинации из вышеперечисленных пар излучателей.

Применение N-пар оптических излучателей, каждый из которых пересекается в заданной точке на оси курсового лазерного луча, позволяет создать точечные ориентиры с минимальными потерями световой энергии и получить удвоение мощности светового потока. Это достигается за счет равномерного размещения N- пар оптических излучателей между ВПП и ближним приводом на минимально допустимом расстоянии от оси курсового лазерного луча, определяемом из условия пересечения оси курсового лазерного излучателя и прохождения лучей N-пар оптических излучателей вблизи соответствующих осей глиссадных лучей, а также за счет использования возможности фокусировки лучей в точке пересечения.

Точки пересечения лучей оптических излучателей обозначают ось курсового лазерного излучателя с удвоенной энергией светового потока оптических излучателей N-пар, что необходимо пилоту для его ориентации по данной системе в сложных метеоусловиях. Оптические лучи, проходящие вблизи глиссадных лучей, дополнительно обозначают зону расположения глиссады. Оптимальное расстояние между N-парами излучателей с учетом их мощности и спектрального состава находится в пределах 30…80 метров, а расстояние между излучателями в каждой паре по мере удаления от ВПП увеличивается согласно условию пересечения лучей в одной точке на оси курсового лазерного излучателя при одновременном прохождении оптических лучей вблизи осей глиссадных лучей.

Дополнительные возможности улучшения характеристик системы достигаются при использовании оптических излучателей И1, И2…Иi…ИN по меньшей мере с двумя спектрами излучения. Это позволяет управлять видимостью ориентиров при изменении условий посадки (улучшение или ухудшение общей освещенности, изменение характера осадков и т.п.).

Выполнение системы с цветом излучения оптических излучателей, расположенных слева от продолжения оси ВПП, отличным от цвета излучения излучателей, установленных справа от продолжения оси ВПП, позволяет воспринимать в точках пересечения лучей другой цвет излучения (сумму двух цветов), отличающийся от цвета каждого блока дополнительных излучателей, что помогает пилоту сконцентрировать внимание на ориентации по точечным ориентирам (ориентация по точкам пересечения оптических лучей N-пар излучателей с осью курсового лазерного излучателя).

Для дополнительного отличия от световых источников, которые могут оказаться вблизи ВПП, оптические излучатели И1, И2…Иi…ИN снабжены устройством амплитудной модуляции мощности их излучения, причем с помощью модуляции возможна передача пилоту ЛА от диспетчерской службы аварийной информации, например, о запрете посадки. Кроме того, выполняя синхронизированную модуляцию излучения всех из N-пар излучателей, можно создавать световую информацию типа «бегущий огонь» или информацию о заданной посадочной скорости. Используя изменение параметров амплитудной модуляции мощности (например, частоту модуляции) излучателей в зависимости от их расстояния до границы ВПП, можно создать информацию об удалении ЛА от границы ВПП.

Для совершения посадки в особо сложных условиях система дополнительно содержит устройство сканирования лучей излучателей вдоль линии, проходящей через точки их пересечения, причем угол сканирования каждой пары дополнительных излучателей выбирается достаточным для перемещения точки пересечения лучей любой пары излучателей в положение точки пересечения ближайшей пары излучателей. При помощи такого вида сканирования в пространстве на уровне границы допустимых высот вдоль траектории снижения в сложных метеоусловиях создаются две визуально воспринимаемые за счет рассеяния лучей на аэрозолях атмосферы пересекающиеся плоскости, причем линия их пересечения совпадает по направлению с траекторией снижения. Такая светотехническая система увеличивает общую информативность и более удобна для восприятия.

Функционально связанные контроллер и блок управления обеспечивают диагностику параметров, регулировку и дистанционное включение-выключение излучателей, а также модуляцию мощности излучения, изменение цвета и пространственное управление оптическими лучами в соответствии с заданным алгоритмом, что расширяет тактико-технические характеристики системы посадки летательных аппаратов в зависимости от изменения погодных или светотехнических условий в зоне действия системы.Практическая реализация предлагаемого технического решения подтверждена результатами моделирования основных составных частей системы.

1.3 Формула изобретения

1. Система посадки летательных аппаратов, содержащая дальнюю и ближнююприводные радиостанции, глиссадные и курсовой лазерные излучатели, а такжефункционално связанные контроллер и блок управления с возможностью контроля и управления оптическими и пространственными параметрами оптических лучей, отличающаяся тем, что она снабжена N-парами оптических излучателей с возможностью фокусировки, распределенных между курсовым лазерным излучателем и ближней приводной радиостанцией, а излучатели каждой пары расположены симметрично оси взлетно-посадочной полосы, и их оптические лучи находятся в плоскости, перпендикулярной к курсовому лазерному лучу, и пересекаются в точке на его оси.

2. Система посадки летательных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью пространственного сканирования.

3. Система посадки летательных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью амплитудной модуляции мощности излучения.

4. Система посадки летательных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета).

5. Система посадки летательных аппаратов по п.2, отличающаяся тем, что оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью амплитудной модуляции мощности излучения.

6. Система посадки летательных аппаратов по п.2, отличающаяся тем, что оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета).

7. Система посадки летательных аппаратов по п.3, отличающаяся тем, что оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета).

8. Система посадки летательных аппаратов по п.5, отличающаяся тем, что оптические излучатели в каждой паре выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета).

аэродром посадка ограниченный видимость



2. Метод положенный в основу системы посадки

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам посадки летательных аппаратов, и предназначено для обеспечения визуальной пространственной ориентации пилота при заходе на посадку в условияхограниченной видимости. Система формирует глиссадные лучи, обеспечивающие индивидуальные траектории снижения ЛА, в зависимости от высоты расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси или тормозного крюка. Система посадки летательных аппаратов содержит расположенные по краям ВПП со стороны захода воздушного судна на посадку правый и левый лазерные излучатели и соответствующие формирователи пространственного положения глиссадных лучей под углом к плоскости ВПП и снабжена соответственно левым и правым устройством перемещения формирователей с возможностью фиксации их на расстоянии d до порога ВПП, которое функционально связано с высотой расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси или тормозного крюка (h) и высотой пересечения летательным аппаратом порога ВПП (hп о р).

Расчеты координат мест фиксации формирователей перед посадкой конкретного летательного аппарата и формирование управляющих команд для устройств перемещения формирователей осуществляется центральным процессором системы управления полетами. Повышается точность управления и безопасность полетов.

Изобретение относится к авиационным системам и может быть использовано в светосигнальном оборудовании аэродромов и посадочных площадок авианесущих кораблей для визуализации траектории снижения, обеспечивающей пилоту конкретного типа ЛА возможность пересечения порога ВПП на расчетной (заданной) высоте и касания шасси самолета посадочной полосы или захвата тормозным крюком ЛА троса аэрофинишера в заданной точке (например, одной точке для всех типов ЛА).

Известна оптическая система [1] (Павленко В.Ф. Корабельные самолеты. - М.:Воениздат, 1990. - Стр. 259-261) для точной посадки самолетов на палубу корабля, которая состоит из установленных сбоку от ВПП светосигнальных индикаторов различного цвета и диаграммы направленности, по светосигнальной информации от которых пилот определяет положение ЛА относительно заданной траектории снижения. Для выполнения посадки ЛА, имеющих отличия по высоте расположения кабины пилотов относительно шасси, в системе имеется устройство для поворота светосигнальных индикаторов в плоскости поперечной траектории снижения. При повороте светосигнальных индикаторов сохраняется заданный угол индикации траектории снижения ЛА и происходит смещение высоты световых зон - индикаторов глиссады снижения ЛА, что позволяет пилоту осуществлять посадку ЛА, имеющих отличия по высоте расположения кабины пилотов относительно тормозного крюка или нижней точкишасси и обеспечить, при этом захват тормозным крюком ЛА троса аэрофинишера.

2.1 Недостатки

Недостатком оптической системы [1] является наличие эффекта снижения точности посадки самолетов на палубу корабля из-за изменения индикации высоты пересечения порога ВПП в случае смещения ЛА относительно курса в процессе захода на посадку, что небезопасно для посадки на ВПП с ограниченными размерами. Кроме того, из-за существенных динамических и массогабаритных характеристик оптической системы, увеличивается время адаптации и оперативное управление оптической системой при заходе на посадку различных типов ЛА. Известно техническое решение [2] (Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. - М.: Радио и связь, 1987. - Стр.89), содержащее установленные в начале ВПП три лазерных излучателя, два из которых расположены по краям, а третий на продольной оси ВПП. Данная система с помощью лазерных лучей формирует в пространстве линейные ориентиры, по которым пилот выполняет снижение и посадку ЛА вблизи расчетной точки приземления.

Недостатком технического решения [2] является то, что при ориентации по известной системе посадки касание ВПП происходит на различных расстояниях от порога ВПП для ЛА, имеющих отличия по высоте расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси в режиме захода на посадку, что небезопасно при коротких ВПП и, особенно, при посадке на палубу авианесущего корабля.

2.2 Методы решения

Наиболее близким техническим решением является лазерная система посадки воздушных судов [3] (патент РФ № 2369532, МПК B64F 1/18), которая содержит три лазерных излучателя, установленных вблизи взлетно-посадочной полосы со стороны захода воздушного судна на посадку, два из которых левый и правый - глиссадные - расположены по краям полосы на фиксированном расстоянии d0 от начала полосы.

Недостатком данного технического решения [3] является фиксированное положение излучателей относительно порога ВПП, что не позволяет пилотам ЛА, имеющим отличия по высоте расположения кабины относительно нижней точки шасси или тормозного крюка, проводить визуальную индикацию траектории снижения ЛА для выполнения посадки в расчетной точке посадочной полосы, например, для гарантированного захвата тормозным крюком ЛА троса аэрофинишера.

Целью изобретения является формирование глиссадных лучей, обеспечивающих индивидуальные (расчетные) траектории снижения ЛА, которые отличаются высотой расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси или тормозного крюка и, как следствие, выполнение касания шасси самолета или захвата тормозным крюком ЛА троса аэрофинишера в заданной точке ВПП при посадке ЛА.

Поставленная цель достигается тем, что расположенные по краям взлетно- посадочной полосы левый и правый лазерные излучатели, например лазерные излучатели с оптическими формирователями пространственного положения глиссадных лучей, выполнены с возможностью дистанционного перемещения параллельно оси ВПП и фиксации их на расстоянии d от порога ВПП, которое функционально связано с высотой расположения кабины пилота конкретного типа ЛА, заходящего на посадку, относительно нижней точки шасси или тормозного крюка. При этом пилот ЛА, зрительно ориентируясь по глиссадным лучам, обеспечивает касание шасси или зацеп тормозным крюком ЛА троса аэрофинишера в заданной точке ВПП.

Система посадки летательных аппаратов отличается от известного технического решения, содержащего расположенные по краям взлетно-посадочной полосы (ВПП) со стороны захода воздушного судна на посадку, по крайней мере, левый и правый лазерные излучатели и соответствующие левый и правый формирователи пространственного положения глиссадных лучей под углом ц к плоскости ВПП тем, что система посадки дополнительно снабжена левым и правым устройством перемещения формирователей пространственного положения глиссадных лучей с возможностью фиксации их на расстоянии d от порога ВПП, которое функционально связано с высотой h расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси или тормозного крюка и высотой hп о р пересечения летательным аппаратом типа Si порога ВПП соотношением

di=(hп о р+hi)tgц. (1)

Кроме того:

-формирователи пространственного положения глиссадных лучей выполнены в виде клиновидной прозрачной пластины с углом клина б в вертикальной плоскости для малого угла, равным [4]



б=ц/(n-1), (2)

или в общем виде

б=arctg[Sinц/(n-Cosц)], (3)

где б - угол клина пластины,

n - показатель преломления материала пластины,

ц - угол глиссады.

Формирователи пространственного положения глиссадных лучей выполнены в виде m-пар, каждая из которых состоит из правого фm и левого фm* формирователя

(правые - ф1, ф2,…фi,…фm; левые - ф1*, ф2*,…фi*,…фm*) и установленых на расстояниях d1, d2… di … dm от порога ВПП в соответствие с выражением

di =(hп о р + hi )tg ц, (4)

-на оптические поверхности пластины нанесено прозрачное токопроводящее покрытие, соединенное с источником питания и устройством контроля и регулирования температуры пластины с возможностью поддержания температуры пластины выше точки росы.

-оптические поверхности пластины выполнены с просветляющим покрытием на длине волны лазерного излучателя;

-расчеты координат места фиксации формирователей пространственного

положения глиссадных лучей по формуле di = (hп о р + hi)tgц для летательного аппарата типа Si и формирование управляющих команд осуществляется центральным процессором системы управления полетами.



Рисунок 2

На рисунке 2(а, б), рисунке 3 приведена схема расположения лазерных излучателей и формирователей пространственного положения глиссадных лучей, установленных на устройствах для перемещения формирователей параллельно оси ВПП, а также и положение в пространстве относительно плоскости ВПП лучей лазерных излучателей и глиссадных лазерных лучей для двух типов ЛА, отличающихся высотой расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси.

Рисунок 3

На рисунке 4 - показан оптический формирователь пространственного положения глиссадных лучей в виде клиновидной прозрачной пластины.

Рисунок 4

Рисунок 5

На рисунке 5 и на рисунке 6 приведен вариант системы посадки летательных аппаратов на взлетно-посадочную полосу, например на посадочную площадку авианесущего корабля с использованием m-пар формирователей пространственного положения глиссадных лучей, включающих правые формирователи фm и левые фm*, установленные по краям взлетно-посадочной полосы (ВПП) со стороны захода воздушного судна на посадку.



Рисунок 6

На рисунках 2 (а, б), рисунке 3, рисунке 4, рисунке 5 и рисунке 6 приняты следующие условные обозначения:

1. 1* - правый и левый лазерные излучатели;

2. 2* - лучи лазерных излучателей;

3. 3* - формирователи пространственного положения глиссадных лучей;

4. 4* - устройство перемещения и фиксации формирователей пространственного положения глиссадных лучей;

5. 5* - глиссадные лучи (пример для ЛА типа S1 поз. 7);

6 - траектория движения нижней точки шасси или тормозного крюка ЛА;

7 - ЛА типа S1;

8 - порог ВПП;

9 - точка касания шасси ЛА (или тормозного крюка)поверхности ВПП; 10. 10* - глиссадные лучи (пример для ЛА типа Sm поз.

11. 11 - ЛА типа Sm;

12. 12* - боковые границы ВПП;

13 - осевая линия (ось) ВПП;

14 - клиновидная прозрачная пластина;

15 - входная грань клиновидной пластины;

16 -выходная грань клиновидной пластины; 17 - геометрическая ось клиновидной пластины; ц - угол глиссады; hп о р - заданная высота пересечения порога ВПП; h1 - расстояние от кабины до нижней точки колес шасси (пример для ЛА 7 типа S1); hm - расстояние от кабины до нижней точки колес шасси (пример для ЛА 11 типа Sm); d1 ,

d2 , … di , … dm - расстояния от порога ВПП до места фиксации формирователей пространственного положения глиссадных лучей для различных типов ЛА (S1 , S2 … Si …Sm);

ф1, ф1*; ф2, ф2*;…фi, фi*;…фm фm*) - правые (фi ) и левые (фi*) формирователи, априори установленные на расстояниях d1, d2, … di, … dm с возможностью введения в режим формирования глиссадных лучей для соответствующих типов ЛА (S1, S2…Si…Sm).

Формирование глиссады для конкретного типа ЛА рассмотрим на примере, приведенном на рисунке 1а (пример для ЛА типа S1 поз.7, h1). Перед заходом на посадку самолета поз.7 с высотой расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси h1 система управления положением глиссады производит расчет расстояния d1 от порога ВПП 8 до места фиксации формирователей пространственного положения глиссадных лучей по формуле d1=(hп о р+h1)tgц и вырабатывает сигналы управления.

Устройства перемещения 4 и 4* под действием управляющих команд дистанционно устанавливают и фиксируют формирователи 3 и 3* на расчетном расстоянии d1 от порога ВПП. Лазерные лучи 2 и 2* правого и левого излучателей 1 и 1*, проходя через формирователи 3 и 3*, выполненные в виде клиновидной прозрачной пластины с входной и выходной гранями (фиг.3 поз. 14, 15, 16, 17), отклоняются на угол ц,

образуя правый 5 и левый 5* глиссадные лучи. Пилот ЛА (поз. 7), визуально ориетируясь по сформированой глиссаде, обеспечивает траекторию движения нижней точки шасси самолета по линии 6 и касание шасси ЛА поверхности ВПП в точке 9.

Процесс формирования глиссады (фиг. 1(б), фиг. 2) для летательного аппарата с высотой hm расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси (пример для ЛА типа Sm поз.11, hm<h1) аналогичен формированию глиссады для ЛА типа S1 поз.7 фиг.1а. и принципиально не отличается от описанного примера, за исключением того, что перед заходом на посадку самолета поз.11 с высотой расположения кабины пилота относительно нижней точки шасси hm система управления положением глиссады производит расчет расстояния dm от порога ВПП 8 до места фиксации формирователей пространственного положения глиссадных лучей по формуле

dm=(hп о р+hm)tgц (5)

и вырабатывает сигналы формирования глиссады для летательного аппарата Sm. Пилот ЛА поз.11, визуально ориентируясь по сформированной глиссаде (глиссадные лучи 10,10*), обеспечивает движение нижней точки шасси самолета по траектории 6, т.е. по той же траектории, что и для случая посадки ЛА поз.7, и, соответственно, касание шасси ЛА поз.11 поверхности ВПП происходит в точке 9.

Формирование глиссады в системе посадки летательных аппаратов (фиг.4; 5) с использованием m-пар (ф1, ф1*; ф2, ф2*;…фi, фi*;…фm фm* правых и левых [*]) формирователей пространственного положения глиссадных лучей, осуществляется одной из пар фi, фi* для ЛА Si-типа. Формирователи пространственного положения глиссадных лучей априори установлены на фиксированных расстояниях d1, d2… di… dm от порога ВПП, рассчитанных по формуле di=(hп о р+hi)tgц в соответствии с параметрами h1, h2… hi…hm летательных аппаратов S1, S2… Si…Sm типов и в исходном состоянии не взаимодействуют с лучами лазерных излучателей 2,2*.Требуемая глиссада для точной посадки конкретного ЛА, например, для точной посадки самолетов на палубу корабля с захватом тормозным крюком ЛА троса аэрофинишера в одной точке для всех типов ЛА, формируется по команде от системы управления автоматическим введением в лазерный луч соответствующей пары формирователей. Пилот ЛА (поз.7),визуально ориентируясь по сформированной глиссаде (глиссадные лучи 5, 5*),обеспечивает траекторию движения нижней точки шасси самолета по линии 6 и касание шасси ЛА поверхности ВПП в точке 9.

2.3 Формула изобретения

1. Система посадки летательных аппаратов, содержащая расположенные по краям взлетно-посадочной полосы (ВПП) со стороны захода воздушного судна на посадку по крайней мере правый и левый лазерные излучатели и соответствующие формирователи пространственного положения глиссадных лучей под углом ц к плоскости ВПП, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена соответственно правым и левым устройствами перемещения формирователей пространственного положения глиссадных лучей с возможностью фиксации их на расстоянии di до порога ВПП, которое функционально связано с высотой hi расположения кабины пилота летательного аппарата Si относительно нижней точки шасси или тормозного крюка и высотой hп о р пересечения летательным аппаратом порога ВПП соотношением

di=(hп о р+hi)tgц. (6)

2. Система посадки летательных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что формирователи пространственного положения глиссадных лучей выполнены в виде клиновидной прозрачной пластины с углом клина б в вертикальной плоскости,равным

б=arctg[Sinц/(n-Cosц)], (7)

где б - угол клина пластины;

n - показатель преломления материала пластины;

ц - угол глиссады.

3. Система посадки летательных аппаратов по п.2, отличающаяся тем, что на оптические поверхности клиновидной прозрачной пластины нанесено прозрачное токопроводящее покрытие, соединенное с источником питания и устройством контроля и регулирования температуры пластины с возможностью поддержания температуры пластины выше температуры точки росы.

4. Система посадки летательных аппаратов по п.2, отличающаяся тем, что оптические поверхности клиновидной прозрачной пластины выполнены с просветляющим покрытием на длине волны лазерного излучателя.

5. Система посадки летательных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что расчеты места фиксации di формирователей пространственного положения глиссадных лучей и формирование управляющих команд осуществляются центральным процессором системы управления полетами.

6. Система посадки летательных аппаратов, содержащая расположенные по краям взлетно-посадочной полосы (ВПП) со стороны захода воздушного судна на посадку по крайней мере правый и левый лазерные излучатели и соответствующие формирователи пространственного положения глиссадных лучей под углом ц к плоскости ВПП, отличающаяся тем, что формирователи пространственного положения глиссадных лучей выполнены в виде m пар правых и левых [*] (ф1, ф1*; ф2, ф2*;…фi, фi*;…фm, фm*) формирователей с возможностью введения в режим формирования глиссадных лучей и которые установлены на расстоянии di до порога ВПП, которое функционально связано с высотой hi расположения кабины пилота летательного аппарата Si относительно нижней точки шасси или тормозного крюка и высотой hп о р пересечения летательным аппаратом порога ВПП соотношением

di=(hп о р+hi)tgц . (8)

7. Система посадки летательных аппаратов по п.6, отличающаяся тем, что формирователи пространственного положения глиссадных лучей выполнены в видеклиновидной прозрачной пластины с углом клина б в вертикальной плоскости равным

б=arctg[Sinц/(n-Cosц)], (9)

где б - угол клина пластины;

n - показатель преломления материала пластины;

ц - угол глиссады.

8. Система посадки летательных аппаратов по п.7, отличающаяся тем, что на оптические поверхности клиновидной прозрачной пластины нанесено прозрачное токопроводящее покрытие, соединенное с источником питания и устройством контроля и регулирования температуры пластины с возможностью поддержания температуры пластины выше температуры точки росы.

9. Система посадки летательных аппаратов по п.7, отличающаяся тем, что оптические поверхности клиновидной прозрачной пластины выполнены с просветляющим покрытием на длине волны лазерного излучателя.

10. Система посадки летательных аппаратов по п.6, отличающаяся тем, что расчеты места установки di формирователей пространственного положения глиссадных лучей и формирование управляющих команд осуществляются центральным процессором системы управления полетами.



Список литературы

1. Авторское свидетельство СССР№516247, МКИ В64F 1/18, 1976 г.

2. Калошин Г.А., Фадеев В.Я. "Возможности ориентирования по прямому проблесковому и рассеянному излучению в видимой области спектра" //Юбилейный сборник научных трудов, посвященных 25-летию РФФ ТГУ. Томск, 1978. - С.190- 194. - Деп. в ВИНИТИ. - 1981, №607-81).

3. Авторское свидетельство SU 1828036, В64F 1/18, 0.07.96, Бюл. №20, (прототип).

4. Павленко В.Ф. Корабельные самолеты. - М.: Воениздат, 1990. - Стр. 259-261.

5. Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. - М.: Радио и связь, 1987. - Стр.89

6. Патент РФ №2369532, МПК B64F 1/18.

7. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под общ. ред. В.А. Панова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1980. - 742 с.

Размещено на Allbest.ru

...